习题答案-第2章 电火花加工

第二章 电火花加工
1．两金属在（1）在真空中火花放电；（2）在空气中；（3）在纯水（蒸馏水 或去离子水）中；（4）在线切割乳化液中；（5）在煤油中火花放电时，在宏观和 微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处？
答：（1）两金属在真空中火花放电时，当电压（电位差）超过一定时即产生“击穿”，
电子由“－”极逸出飞向“+”极，由于真空中没有物质阻挡电子的运动，所以没有正离子 形成，没有发热的放电“通道”的概念，示波器、显像管中电子流的运动与此类似。基本上 没有“电蚀产物”成生。
υw
υdA
A
S /µm
0
100
ue /V
6．在电火花加工机床上用φ10mm的纯铜杆加工φ10mm的铁杆，加工时两 杆的中心线偏距 5mm，选用t1=200µs，i=5.4A，各用正极性和负极性加工 10min， 试画出加工后两杆的形状、尺寸，电极侧面间隙大小和表面粗糙度值（提示：利
用电火花加工工艺参数曲线图表来测算）。 答：加工示意图见图 2-1a。设先用正极性加工，加工后的图形见图 b，负极损耗较大；
（4）、（5）在乳化液中和煤油中放电过程，详见教材中有关章节，不再另行论述。
2．有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲 直流电源？在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源？（提 示：轧辊电火花对磨、齿轮电火花跑合时，不考虑电极相对磨损的情况下，可用 工频交流电源；在电火花磨削、切割下料等工具、工件间有高速相对运动时，可 用直流电源代替脉冲电源，但为什么？）
答：如提示所述，在不需要“极性效应”、不需考虑电极损耗率等的情况下，可以直接
用 220V 的 50Hz 交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等。不过回路 中应串接限流电阻，限制放电电流不要过大。如需精规准对磨或跑合，则可在交流工频电源 上并联 RC 电路（R≈500~1000Ω, C≈0.1~0.01µF），再接到两个工件上。
在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削、电火花切断、下料时，如果可以不计电极 损耗率，则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削。由于 工具电极高速转动，所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件。最好是经调压变压器降压到 5~100V 再整流供磨削之用，一则可以调节电压或电流，二则和 220V 交流电源隔离，以保 障人身避免触电的危险。
50µs
2A
0.02mm
Ra
Байду номын сангаас
30min
抬刀）
0.63µm
4．电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同？工具电极和 工件上的瞬间放电点之间有无相对移动？加工内螺纹时为什么不会“乱扣”？用 铜螺杆做工具电极，在内孔中用平动法加工内螺纹，在原理上和共轭同步回转法 有何异同？
答：不同之处在于电火花共轭同步回转加工时：
（1）工具电极和工件的转动方向相同； （2）转速严格相等（或成倍角、比例关系）； （3）工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动。而电火花磨削时工具和工件可 以同向或反向转动；工具和工件的转速并不相同，磨削点之间有很大的相对移动。加工内螺 纹时，其所以不会“乱扣”，是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等，工具和工件 圆周表面上有着“各点对应”的关系，所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而 不会“乱扣”。 在内孔中用平动法加工内螺纹，本质上和共轭同步回转法相同，不同之处在于平动法加 工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动，其内外圆上“各点对 应”的规则仍然存在。
3．电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削时的自动进给系统，在原 理上、本质上有何不同？为什么会引起这种不同？
答：电火花加工时工具电极和工件间并不接触，火花放电时需通过自动调节系统保持
一定的放电间隙，而车、钻、磨削时是接触加工，靠切削力把多余的金属除去，因此进给系 统是刚性的、等速的，一般不需要自动调节。
不一样，总的来说，粗加工时蚀除速度较大，上凸的间隙蚀除特性曲线就高于中、精加工的 曲线。
当脉冲电源的空载电压不一样时，例如电压较高为 300V 时，其击穿间隙、平均放电间 隙都大于 100V 或 80V 的放电间隙，因此横坐标上的 A 点（电火花击穿间隙）将大于 100V 或 80V 时的间隙。间隙特征曲线原点不动，整个曲线稍向右移。同理 80V 空载电压的间隙 特征曲线的 A 点将偏向左边。
负极性加工后的图形见图 c，正极工具损耗较小。具体数据请自行在图中标明，并与书中工 艺曲线图表进行对照比较。
Cu
Cu
-
+
Fe
Fe
+
-
Ф
a)
b)
c)
图 2-1
7．电火花加工一个纪念章浅型腔花纹模具，设花纹模电极的面积为 10mm×20mm=200mm2，花纹的深度为 0.8mm，要求加工出模具的深度为 1mm， 表面粗糙度为Ra=0.63µm，分粗、中、精三次加工，试选择每次的加工极性、电 规准脉宽t1、峰值电流ie、加工余量及加工时间，并列成一表（提示：用电火花 加工工艺参数曲线图表来计算）。
5．电火花加工时，什么叫做间隙蚀除特性曲线？粗、中、精加工时，间隙 蚀除特性曲线有何不同？脉冲电源的空载电压不一样时（例如 80V、100V、300V 三种不同的空载电压），间隙曲线有何不同？试定性、半定量地作图分析之。
答：间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小（间隙平均电压的
大小）之间的关系，此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线。 粗、中、精加工时，由于脉宽、峰值电流等电规准不同，同样大小间隙的蚀除速度也就
（2）两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化、涂覆。电焊、等离子切割、等离 子焊等，也是在空气中放电，利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道，在通道中和 工件表面产生大量的热能用于强化、涂覆、切割和焊接。
（3）在纯水、蒸馏水或去离子水中，两金属间电火花放电与在煤油中类似，只是水分 子、原子受电子、正离子撞击发热气化，最后分解为氧原子和氢原子（分子），而不像煤油 中会分解出碳原子（碳黑微粒）和氢气等。
答：可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗、中、精加工的规准。例如
极 脉宽
性
脉间
峰值电流
加工余量
加工后 表面粗 糙度
时间
粗加工（可
不加抬刀） 负 600µs
100µs
10A
0.9mm
Ra
约 30min
3µm
中加工（加
抬刀）
负 100µs
50µs
4A
0.08mm
Ra 1.25µm
30min
精加工（加 正 20µs